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第2讲——类和数据抽象
——了解面向对象编程的抽象、封装特性
内容提要
1
类的基本元素
类的扩展讨论
类的声明和对象的定义
类的成员函数
成员函数的引用
举例&讨论
构造函数&析构函数
对象数组&对象指针
共用数据的保护
对象的动态建立和释放
对象的复制和赋值(构造函数的再讨论)
静态成员
友元
类模板
本讲学习目标
理解封装和数据隐藏的软件工程概念
理解数据抽象和抽象数据类型的表示方法
能够建立C++的抽象数据类型(类)
理解怎样建立、使用和撤销类的对象
能够控制对类的数据成员和成员函数的访问
开始认识面向对象的价值
2
1 面向对象的基础概念
——现实问题空间与软件系统
解空间的近似和直接模拟
3
面向对象技术概述
计算机系统的构成
硬件、软件
软件概念的发展
软件设计=编程序?
个性化程序设计 vs. 规划化程序设计
结构化系统分析和程序设计:
算法+数据结构=程序设计
面向对象技术:
对象+消息=程序设计
现实问题空间与软件系统解空间的近似和直接模拟
4
软件开发原理的变革
60年代:规范化设计
瀑布方法;
由个人经验、智慧、技巧、特别定制系统方法, 软件开发过程遵从一系列规范化阶段,包括需求分析、高层设计、详细设计等。
软件设计软件工程时代
70年代末:结构化系统分析和程序设计
Marcod 的"结构化分析与系统规格说明"
Niklans Wirth 提出的"算法+数据结构=程序设计"
80年代:“对象+消息”的程序设计模式
按问题论域(Problem domain)设计程序模块:不是以函数过程、每个数据结构为中心,而是以对象代表问题解的中心环节,使人们对复杂系统的认识过程与系统的程序设计实现过程,尽可能地一致
5
面向对象基础
认识对象
Explorer, computer
面向对象设计的目的
符合人类思考问题的自然习惯
软件工程化(今天的代码可以调用明天的代码)
软件复用
可维护性
定义:对象=特性+行为(属性+方法)
Structure: object, class(抽象数据类型:内部类型), inheritance
Language: encapsulation, inheritance, polymorphism
6
引论
7
面向对象基础
封装(encapsulation)
解决问题的基本方法:硬件系统
基本概念
简化问题处理(易理解,易维护)
重用性增强(版本升级)
内部与接口的合理设计是关键
信息隐藏—实现隐藏
接口与实现分离
vending machine
为对象客户着想
8
面向对象基础
继承—inheritance
大量的类型有共同的特性与行为
形体:
共性(大小,颜色,位置;绘制,擦除,移动)
圆,正方形,三角形……
基本概念
如果一个新的类型除额外的属性与操作外与已有类型几乎一样如何处理?
合理继承:a derived class should required no more and promise no less than its base class on any inherited interfaces.
面向对象基础
多态: polymorphism
一种方法:多个类中可以定义同一个操作或属性名,并在每个类中可以有不同的实现
一种特性:一个属性或变量在不同的时期可以表示不同的类的对象
9
基本概念
计算二维多边形的面积?
三角形,四边形,八边形,……
建立类:Polygon getarea
建立派生类:Triangle, Rectangle, Hexagon
多态的实现
早捆绑(编译器确定调用,连接器确定绝对地址)
晚捆绑(编译器确定映射函数,运行过程中确定函数绝对地址)